１１９船用補助ボイラの水処理の現状と信頼性向上のために―水質管理基準及びスケール成分とりん酸塩系
清缶剤の化学反応モデルの新提案―
伊丹良治*・西川栄一**・森田駿樹***

Present state of Water Treatment of Marine
Auxiliary Boilers and Its Reliability Improvement― New proposals for the boiler water quality criteria
and the chemical reaction system of scale
components and water treatment chemicalsof phosphate/alkali type ―Yoshiharu Itami*, Eiichi Nishikawa** and Toshiki Morita***
Abstract
It has been demanded more and more to improve the reliability of boiler water treatment, andalso to establish the appropriate water quality control corresponding to the recent situation of actualships.
The authors have investigated the present state of water treatment of marine low pressureboilers, and have made a new recommendation regarding criteria and monitoring for water quality
control, which have been accepted by the Boiler Subcommittee of JIME Energy Systems Committee.
In order to improve the reliability of boiler water control, the experimental investigations have been
carried out on the influence of sea water mixing on boiler water quality. This paper describes theexperimental results, which reveal that a new model should be proposed regarding the chemicalreaction system of scale components and water treatment chemicals of phosphate/alkali type. The
paper describes further the other experimental investigations carried out for the development of an
automatic boiler water quality control.
１．はじめに
現在，船用の補助ボイラは発展途上国の船員によって管理され，また支援システムについても有効に活用できない場合が多く，特に水処理に関しての知識及び認識不足から適正な保守が成されない場合が見受けられる。ボイラ本体については，船舶では据え付け面積の少ないボイラが求められることによって高性能，コンパクトなボイラが要求され，伝熱面蒸発率も高い。水質管理基準値については，船用ボイラでは産業用ボイラの水質基準値
JISB８２２３を参考にそれぞれの船会社，薬品メーカ，ボイ＊海技大学校＊＊神戸商船大学＊＊＊弓削商船高等専門学校

ラメーカで設けられた水質管理基準値を，ボイラ研究小委員会（日本舶用機関学会，エネルギーシステム研究委員会）によって取りまとめられ，実船の条件に合わせた値として，その推奨値（ターゲットバリュー）が提案されている。
このような，船用ボイラの水質管理に関わる現状を調査するとともに，信頼性向上のために，特に遅れている水処理の自動化を念頭において，混入した海水によるボイラ水の水質の変化を調査し，その結果としてスケール成分とりん酸塩系清缶剤の化学反応モデルの新提案を行った。このような，ここ数年行ってきた調査研究につい
平成１３年９月２８日受理

１２０

弓削商船高等専門学校 紀要 第２４号（平成１４年）て報告する。
２．低圧舶用ボイラ（補助ボイラ）の水処理の現状と水質管理基準値
水処理に起因する事故は，非常時に起こる混入海水などによって二次損傷を誘発するものと，水処理の認識不足などによって生じる経年的に現れる腐食，スケール付着などに大別できる。前者の対応には敏感であっても，重大事故につながるおそれのある後者に対して比較的鈍感であり，特に補助ボイラでその傾向が見受けられる（１）。
また，補助ボイラのコンパクト化，水処理薬品の多様化などハード面はかなり進歩してきているが，外航船舶の乗組員の急激な変化などによって，ボイラ水処理の知識などソフト面での対応が後退してきている。そこで補助ボイラの水処理の現状を整理するとともに，その水処理の基準値について記す。
２．１ 水処理の現状
補助ボイラ（ディーゼル船のボイラ）は大別すると大型タンカーで１．
５７〜２．
６５MPa の水管ボイラが，他の船舶においては０．
５９〜０．
８８MPa の水管ボイラ及び丸ボイラなどが使用される。また，その圧力（伝熱面蒸発率，補給水の種類）に応じた水質基準値のもとで清缶剤，スラッジ分散剤及び脱酸素剤が使い分けられている。一般に外航船では，補給水は造水器からの蒸留水が採用され，内航船では，用水を軟水処理した軟化水が採用されるが，用水又は飲料水を直接使用することもある。造水器の蒸留水は浸管型真空一段効果式で塩分濃度計（４mg／l まで保証）で２mg／l 程度，フラッシュ式で１mg／l 程度に保持される。給水は９５〜９８％程度が回収された復水 pH８〜９で，補給水である蒸留水は２〜５％程度である。復水から混入される油分，鉄分などはカスケードタンクなどによって前処理される。
ボイラ研究小委員会のアンケート調査（２）によれば，復水の水質測定項目は，外航船の大型タンカーでは pH，塩化物イオン，残留ヒドラジン，電気伝導率が測定され，大型タンカー以外では pH，塩化物イオンの濃度が測定されているが，何も測定していないという回答も４１％を占めている。また，内航船では硬度だけが測定されているが，何も測定していないという回答が全体の３３％を占める。コンデンサー出口，ドレンクーラ出口又は給水ポン
プ入口に塩分濃度計（検塩計）が装備される場合もあるが，混入海水に対する目安程度のもので信頼性は低い。
ボイラ水の水質測定項目は，大型タンカー以外に搭載するボイラでは，pH，りん酸イオン，塩化物イオン，P アルカリ度（酸消費量 pH８．
３），M アルカリ度（酸消費量pH４．
８）が測定され，大型タンカーでは，さらに電気伝導率，残留ヒドラジンが加えられる。両者の大きな違い
は，大型タンカーに搭載するボイラでは，ヒドラジン系

図１ 実船の水質管理データ

脱酸素剤が定量連続注入され，溶存酸素による腐食に対処していることであるが，脱気器採用の例はない。
これらの水質測定作業及びボイラ水ブローを含めた水管理は，外航船では６〜１０日ごとに，内航船では１〜２日ごとに，乗組員によって行われる。また，ブローの基準は大型タンカーに搭載するボイラで塩化物イオンは２０mg／l 未満，その他の外航船で２０〜５０mg／l，内航船では５０〜１００mg／l を目安としている。使用する清缶剤はりん酸塩系アルカリ清缶剤で，一液性清浄剤を使用するような混合注入方式が主流になっている。また，ボイラ水処理に起因するトラブルは，外航船では， 溶存酸素による腐食， 混入海水による塩化物イオン濃度の上昇，用水を補給水として直接使用したため生じたボイラ水処理の不具合，などが報告され，内航船では， 溶存酸素による赤さびの発生， スケール障害， 復水系の腐食，などが報告されている。
図１は，実船でのボイラ水管理データを示すが，混入海水によってかなりの復旧作業を要している。



２．２ 水質管理基準値
船用ボイラの水質管理基準値は，ボイラメーカ，薬品メーカ，船会社それぞれの見方があるため，現在まで統一された値はない。補助ボイラに対しては，ほとんどの会社が JISB８２２３規格に準じた水質管理基準値を推奨して

１２１

船用補助ボイラの水処理の現状と信頼性向上のために（伊丹・西川・森田）い る。一 部 の 会 社 で は 独 自 の 基 準 値 を 設 け て い るが，１９９５年に薬品会社として初めて栗田工業会社が船用ボイラの水質管理基準値を設けた。しかし，こうした管理基準は，個々に採用される薬品及び管理の方法に応じて，それぞれ独自の値を採用した方が適切な場合もある。
外航船での急激な乗組員の変化，補助ボイラのコンパクト化，多目的一液性清浄剤の採用などによるヒューマンエラーから生じる事故を回避するために，実船条件に合わせた船用ボイラの水質管理基準値を明確に示すことが必要になっている。そこでボイラ研究小委員会では，ここ数年船用補助ボイラの水処理について調査研究（２（）３（）４）
を行い，その成果として水質管理基準値を提案したので，表１にその値を示す。
表１は，現在船舶で採用されている水質管理基準値の代表値（栗田工業株式会社（５），大阪商船三井船舶会社，日本郵船会社（６），三菱重工業会社及び JISB８２３３規格の水質管理基準値）とボイラ研究小委員会のアンケートによる実船での測定項目とその管理基準値を参考にするとともに，図２に示すような，現在考えられている補助ボイラの水質管理の概要をもとにして検討された。そして，新造，又はボイラ運転再開時といった非定常時も配慮し，船用補助ボイラが安全に運転されるために最低限必要である管理項目と実船に合わせた水質管理基準値を提案した。

図２ 補助ボイラの水質管理の概要

表１ 船用補助ボイラの水質管理基準値
区分

圧
補給力

１MPa 未満水

原水・軟化水蒸留水

７〜９７〜９．
２

給pH
硬度mg CaCO3 ／ l

連続監視（≦１）

水

塩分濃度（電気伝導率）
油

脂類

１〜２MPa２〜３MPa−
必要各所の連続監視

オブザベーションタンクまたはカスケードタンクで監視

mgFe/l

鉄１MPa 未満

非定常時の監視（≦０．
３；安定状態に至るまで）
アルカリ処理アルカリ処理アルカリ処理アルカリ処理

pH

１１．
０〜１１．
８

１０．
５〜１１．
５

１０．
３〜１１．
５

１０．
０〜１１．
０ボ

酸 消 費 量 （ pH８．
３）
mg CaCO3／l

適 宜−−−

イ

酸 消 費 量 （ pH４．
８）
mg CaCO3／l

適 宜−−−

塩 化 物 イ オ ン
mgCl−／l

１００以下

５０以下

２０以下

１０以下

り ん 酸 イ オ ン
mgPO43−／l

２０〜１００

２０〜４０

１０〜４０

１０〜３０

残 留 ヒ ド ラ ジ ン
mgN2H4／l

０．
１〜１．
０

０．
１〜１．
０

０．
１〜１．
０

０．
１〜１．
０

−

−−１０以下ラ

処 理 方 式水シリmgSiO2／l

カ１２２

弓削商船高等専門学校 紀要 第２４号（平成１４年）

３．スケール成分とりん酸塩系清缶剤の化学反応モデ
ルの新提案
外航船に搭載されるボイラの補給水は，造水器で作られた蒸留水が使用される。図３は２隻の外航船舶から採取した造水器のブライン（海水）と蒸留水の成分の関係を示す。図３から明らかなように，シリカを除けばほとんどの成分は比例関係にあり，蒸留水（補給水）中の硬度成分はカルシウムよりマグネシウムが多く含まれる。
したがってコンデンサーなどからの海水混入という場合のほかにも，外航船のボイラの給水及びボイラ水管理においては，海水成分，特にマグネシウムの挙動を正確に把握することが重要である。そこで，マグネシウムの挙動を調査するとともに，その調査結果を基に，マグネシウムと清缶剤の反応モデルの新提案を行った。なお，日本の工業用水中の硬度成分はマグネシウムよりカルシウ
ムが多く，どちらかといえば産業用ボイラではカルシウ
ムとシリカが問題となっている。

図４ Mg3（PO4）2 と Mg（OH）2 の モ ル 比 n の pHによる変化（燐酸イオン濃度２０ppm）

図５ Mg（PO（OH）2 の モ ル 比 n の pH34）
2 と Mgによる変化（圧力１MPa）

図３ ブラインと蒸留水の成分の関係

３．１ 低圧ボイラ水中におけるマグネシウムの挙動
ボイラ水中におけるマグネシウムの挙動は，カルシウ
ムに比べ明らかにされていないことが多い。船用低圧ボ
イラ水中におけるマグネシウムの挙動を調査するために，一般に採用されている水質管理基準値と同程度の基準溶液を作成して，オートクレーブで昇温昇圧実験を行い，反応前後の溶液の分析からその生成懸濁物を推定した（７）。
表２は実験で使用した薬品と目的を示す。これら実験の分 析 結 果 か ら 生 成 懸 濁 物 は Mg3（PO4）2・Mg（OH）2，Mg（OH）2 又は Mg5（PO4）3（OH）のような化合物になると推定でき，これらを総括し て［Mg3（PO4）2］n・Mg（OH）2 と 考 え，Mg（OH）2 に 対 す る Mg3（PO4）2 の モル比 n を求めた。得られた結果は以下のようである。
従来の化学反応モデルでは，マグネシウムはほとん
ど Mg（OH）2 になると考えられていたが，実際には一部は PO43−と反応して Mg3（PO4）2 が生成されることがわかった。その場合，図４，図５に示すように，Mg（OH）2に対する Mg3（PO4）2 のモル比 n は，補助ボイラで使用する圧力の範囲下でりん酸イオン濃度及び反応温度にはほとんど影響されず，pH の低下とともに上昇する。本実験では，pH１２．
０では n＝０，pH１０．
５付近では n＝２前後となっていた。
給水中にマグネシウム成分に対して SiO2 がある程度



表２ 使用薬品と目的目 的PO43−濃度調節

pH 調整節Mg 硬度

SiO2使用薬品

Na3PO4・１２H2O

NaOH

MgCl2・６H2O

Na2SiO3・９H2O

船用補助ボイラの水処理の現状と信頼性向上のために（伊丹・西川・森田）存在すれば，MgSiO3 が形成され，その量は SiO2 の増加とともに増す。また，残りのマグネシウムは に述べたの と 同 様 の 反 応 に よ っ て，［Mg3（PO4）2］n・Mg（OH）2のような形態になると推測され，pH 及びりん酸イオンの濃度を減少させる。
この実験（７）を行う前に，マグネシウムと清缶剤から生じた懸濁物をろ過し X 線回析を行ったが，明確なスペクトルは得られなかった。おそらく，この反応生成物が非結晶の物質であるためで，マグネシウムの挙動があまり明確にされていない理由は，このようなことも原因しているものと思われる。これらの実験結果によって，従来の化学反応モデルの限界が明らかになり，マグネシウムの挙動のおおよそを明らかにすることができた。
３．２ スケール成分とりん酸塩系清缶剤の化学反応モデルの新提案（従来の化学反応モデルとの比較）
従来から採用されてきたスケール成分とりん酸塩系清缶剤との化学反応モデル（８（）９（）１０）を式（１）〜式（７）に記す。
１０Ca（HCO3）2＋６Na3PO4＋２NaOH→［Ca3（PO4）2］3・Ca（OH）2＋１０Na2CO3＋１０CO2＋１０Ｈ2Ｏ …………………………………………（１）１０CaCl2＋６Na3PO4＋２NaOH→［Ca3（PO4）2］3・Ca（OH）2＋２０NaCl …………（２）Mg（HCO3）2＋SiO2＋２NaOH→
MgSiO3＋Na2CO3＋CO2＋２H2O ………………（３）Mg（HCO3）2＋２NaOH→
Mg（OH）2＋Na2CO3＋CO2＋H2O ……………（４）MgCl2＋SiO2＋２NaOH→
MgSiO3＋２NaCl+H2O …………………………（５）
MgCl2＋２NaOH→Mg（OH）2＋２NaCl ………（６）１２３

Mg（HCO3）2＋SiO2＋２NaOH→
MgSiO3＋Na2CO3＋CO2＋２H2O ………………（８）（３n＋１）Mg（HCO3）2＋２nNa3PO4＋２NaOH→［Mg3（PO4）2］n・Mg（OH）2＋（３n＋１）Na2CO3＋（３n＋１）CO2＋（３n＋１）H2O ………（９）MgCl2＋SiO2＋２NaOH→
MgSiO3＋２NaCl+H2O …………………………（１０）（３n＋１）MgCl2＋２nNa3PO4＋２NaOH→［Mg3（PO4）2］n・Mg（OH）2＋（６n＋２）NaCl………………………………………………………（１１）４．混入海水によるボイラ水質の変化とボイラ水処理の自動化（スケール成分とりん酸塩系清缶剤の化学反応モデルの新提案の論証）
ボイラの自動化は急激に進んでいるが，水処理の分野はいまだ立ち遅れている。産業用ボイラにおける水処理自動化の現状に関する報告（１１）によると，その必要性が述べられているものの，丸ボイラ及び低圧水管ボイラについては，まだほとんど自動化は進んでいない。船用ボイラではドリューアメロイド会社（アシュランド会社）などで自動化機器の開発が進められているものの，普及は産業用以上に遅れている。水処理の自動化が遅れている背景には，ボイラ水質の変化が把握しにくいことも一つの原因として挙げられよう。そこで，船用ボイラの給水及びボイラ水の水管理の自動化に対応すべく，最も問題となる混入海水をシミュレートした実缶実験を行い，ボイラ水の pH，りん酸イオンの濃度，塩化物イオンの濃度（又は電気伝導率）の変化を調べる。また，スケール成分とりん酸塩系清缶剤の化学反応モデルの新提案を論証するために，理論値の概算方法を提示し，その理論値と測定値を比較検討する。次いで，それらの結果を基に，pH，電気伝導率のモニタリングによるボイラ水処理の自動化の可能性について考察を加える。

SiO2＋２NaOH→Na2SiO3＋H2O …………………（７）４．１ 混入海水によるボイラ水質の理論値の概算方
法
この実験結果（７）から得られた新しい化学反応モデルを
表３は実験に用いた混入海水の成分を示すが，海水中式（８）〜式（１１）に記す。従来の化学反応モデルとの相違はマグネシウムに対する化学反応
表３ 混入海水の成分
式で，式（３）〜式（６）が式（８）〜式（１１）に変わるものである。化学
電気伝導率 mS／m
４，８７０
Cl− mg／l
１７，５００
式中の n 値は pH がパラメータとなpH（at２０℃）
７．
８
SiO2 mg／l
１．
０＞
り，pH１２．
０で n＝０，pH１０．
５付 近 でCa2＋ mg／l
３５８SO42− mg/l
１，９５０2＋
Mg mg／l
１，２６０
酸消費量（pH４．
８）mgCaCO3／l
１０５
n＝２前 後，pH１１．
０〜pH１１．
５で は n１０，２００
全無機炭素 mg／l
７２．
８
Na＋ mg／l＝１前後であった。
K＋ mg／l

３７０SG

１．
０２６

１２４

弓削商船高等専門学校 紀要 第２４号（平成１４年）のシリカの濃度は硬度成分に比べて非常に小さいので，前項で記した新しい化学反応モデルの式（８）及び式（１０）を無視しても精度上問題ない。したがって混入海水 の 化 学 反 応 式 は，式（１），式（２），式（９），式（１１）で表される。そこで，混入海水によるボイラ水のpH，りん酸イオンの濃度，電気伝導率の変化，理論概算値を求めるために，これらの化学反応式を式（１２）及び式（１３）に集約して考える。
１０Ca2＋＋６PO43−＋２OH−→［Ca3（PO4）2］3・Ca（OH）2 ……………………（１２）（３n＋１）Mg2＋＋２nPO43−＋２OH−→［Mg3（PO4）2］n・Mg（OH）2 ……………………（１３）
反応式中の n の値は，実缶実験でボイラ水の pH を１１．
０〜１１．
５に保持したため n＝１とする。この場合，化学反応式とイオン反応式では，混入海水によって消費する PA（酸消費量 pH８．
３），すなわち pH（OH−）の変化が異なるので，それぞれの反応式における PA の消費量を算出し，その相関係数を式（１４）に記した。なお係数の算出方法については，舶用機関学会誌（１２）に記載したので，ここでは割愛する。
０６９ ……………………（１４）
PAC／PAI＝２８６４／１３８４＝２．
ここで，PAC；化学反応式から求めた PA，PAI；イオン反応式から求めた PA，とする。なお pH（OH−）と PAは相関は非常に高いので，混入海水による［OH−］モル濃度の消費量に式（１４）の係数を乗じ，pH 消費の近似値とする。また，Ca，Mg，PO4，OH の化学式量は，それぞ れ４０．
０８，２４．
３０５，９４．
９７，１７．
００７と す る。式（１２）式（１３）で は，１mgCa／l 当 た り PO43−を１．
４２２mg／l（１．
５０−５−−６×１０ mol／l），OH を０．
０８５mg／l（５．
００×１０ mol／l）消 費する。また，１mgMg／l 当たり PO43−を１．
９５４mg／l（２．
０６−５−−５×１０ mol／l），OH を０．
３５０mg／l（２．
０６×１０ mol／l）消 費する。
２５℃における各物質の電気伝導率 K25 は式（１５）によって記される。
K25＝Σ（ni・λni25） …………………………………（１５）
ここで，ni：物質の mg／l 濃度，λni25：２５℃の物質１mg／l
当たりの電気伝導率（Ca2＋；２．
９８µS／cm，Mg2＋；４．
３９µS
3−−／cm，PO4 ；２．
１８µS／cm，OH ；１１．
６６µS／cm）である。
このことから，混入海水（表３）によるボイラ水の水質の理論変化は次のようになる。
４．１．１ 塩化物イオンの濃度
CL=Cl−S・a＝１７５００・a ……………………………（１６）
ここで，CL：ボイラ水の塩化物イオンの濃度，Cl−S：混入海水の塩化物イオンの濃度，a：ボイラ水の保有水量に対する混入海水の比，とする。

４．１．２ pH−［OH−］＝［OH−］0−（［OH−］・PAC／PAI（12）＋［OH ］
（13））
−
−６
＝［OH ］0−（５．
００×１０ ×３５８＋２．
０６×１０−５×１２６０）×２．
０６９・a−＝［OH ］0−０．
０５７４・a …………………（１７）pH=log10［OH−］−log10KW ………………………（１８）
ここで，［OH−］0：混入海水前の［OH−］，［OH−］（12）：式（１２）の 析 出 反 応 に よ っ て 消 費 さ れ る［OH−］，［OH−］
３）の 析 出 反 応 に よ っ て 消 費 さ れ る（13）：式（１−［OH ］，KW：水のイオン積，とする。
４．１．３ りん酸イオンの濃度
PO＝PO0−（PO（12）＋PO（13））＝９４９７０・K1・［OH−］0−（３５８×１．
４２２＋１２６０×１．
９５４）・a＝９４９７０・K1・［OH−］0−２９７１・a ……………（１９）PO0；海水が混入する前のりん酸イオンの濃度（mg／l），
PO（12）；式（１２）の析出反応によって消費されるりん酸イオンの濃度（mg／l），PO（13）；式（１３）の析出反応により消費されるりん酸イオンの濃度（mg／l），K1；採用清缶剤のモル比 PO4／OH，とする。
４．１．４ 電気伝導率
EC＝EC0＋ECS−（EC（12）＋EC（13））＝EC0＋ECS−（ECCa＋ECMg＋ECPO＋ECOH）・a＝EC0＋４８７００・a−｛２．
９８・CaS＋４．
３９・MgS＋２．
１８・（１．
４２２・CaS＋１．
９５４MgS）＋１１．
６６・（０．
０８５・CaS＋０．
３５０・MgS）｝・a＝EC0＋４８７００・a−（７．
０７・CaS＋１２．
７３・MgS）・a＝EC0＋３０１２９・a ………………………………（２０）
ここで，EC；ボイラ水の電気伝導率，EC0；混入海水前の電気伝導率，ECS；混入海水によって上昇する電気伝導率，EC（12）；式（１２）の析出反応によって減少する電気伝導率，EC（13）；式（１３）の析出反応によって減少する電気伝導率，ECCa，ECMg，ECPO，ECOH；式（１２）式（１３）の
析出反応によって減少する各物質の電気伝導率，CaS；海水のカルシウムの濃度（mg／l），MgS；海水のマグネシウムの濃度（mg／l），とする。
４．２ 混入海水によるボイラ水質の測定値と理論値（従来の化学反応モデルと新しい化学反応モデルの比較）
図６は混入した海水をシミュレートした実験の過程に，流通形センサー（pH，EC）又は卓上形センサー（Cl，PO4）の水質測定値のデータと，前述した新しい化学反応モデルと従来の化学反応モデルから求めた理論概算値を加えたものである。図から明らかなように，実験過程における理論概算値と測定値の傾向はほぼ一致しており，

船用補助ボイラの水処理の現状と信頼性向上のために（伊丹・西川・森田）

１２５

図６ 実験過程における理論値と測定値の関係

新しい化学反応モデルから求めた理論概算値は従来の化学反応モデルから求めたそれと比べ，各水質測定値に対してより近い値になっている。したがって，従来マグネシウムはほとんど Mg（OH）2 になると考えられていたが，実際には一部は PO43−と反応して Mg3（PO4）2 が生成されることが立証された。
４．３ シリカ存在下のボイラ水質の理論値
水質管理基準値に保たれたボイラ水中に硬度成分とSiO2 がある程度存在すれば，ボイラ水中での化学反応は式（１），式（２），式（８），式（１０）で表される。このようにマグネシウムは MgSiO3 としてボイラ水中に分散され，その量は SiO2 の増加とともに増し OH−を消費させる（７）。したがって，シリカ存在下のボイラ水質の理論概算値は，従来の化学反応モデルから求められる理論概算値と同じ値となり，その概算方法は，前記した新しい化学反応モデルに準じた方法で求められる（１２）。次いで残りのマグネシウムは式（９）式（１１）の化学反応によって，［Mg3（PO4）2］n・Mg（OH）
２のような形態になると推測され，pH 及びりん酸イオンの濃度を減少させる。したがって，反応生成物である MgSiO3 と［Mg3（PO4）2］n・Mg（OH）2 のモル比は給水中の Mg に対する SiO2 の混入比により決定されると考えられる。
４．４ ボイラ水処理の自動化について
ボイラ水処理の自動化のために現在使用できる水質センサーは，信頼性，メインテナンス及びコストを考慮すれば，pH 計と電気伝導率計だけであろう。この pH と電気伝導率モニタリングによる補助ボイラのボイラ水処理の自動化を試みるとき，これらの実験（７（）１２（）１３）によって，以下のようなことが分かった。
硬度成分とシリカが共存するボイラ水中において，
pH でりん酸イオンの濃度を管理することは難しいので，りん酸塩系清缶剤を使用するならばりん酸イオンの濃度の定期的な測定を必要とする。
完全自動化を考えるならば，前処理装置（軟水装置，純水装置等のイオン交換装置など）を採用してあらかじ
め硬度成分を除去し，清缶剤はアルカリ清缶剤（NaOH）を使用してシリカを水溶性にする。
ボイラ水の濃縮度は電気伝導率モニタリングによって，薬品注入制御は pH モニタリングによって管理するものとし，その場合，流動電位の変化による誤差を考慮


１２６

弓削商船高等専門学校 紀要 第２４号（平成１４年）

して，サンプリング水流量を適切に調節する。
５．おわりにこの数年，船用補助ボイラの水処理の信頼性向上のために，特に遅れている水処理の自動化を念頭において調査研究を進めてきた。その成果として，スケール成分とりん酸塩系清缶剤の化学反応モデルの新提案をし，これによって混入海水による水質の変化，pH，りん酸イオンの濃度及び電気伝導率（塩化物イオン）のおおよそは，理論値の概算方法によって把握できることが分かった。
混入海水によるボイラ水質の変化を予測することは，船用ボイラ取扱者にとって重要な事項の一つであろう。また，シリカ存在下のボイラ水質の変化についても，一連の理論値を求めるためには，給水中の硬度成分に対するシリカの混入比が必要であることもわかった。これらのことから，水処理の完全自動化を成功させるためには，現在の補助ボイラの水処理が薬品主体で行われているところを，装置による方法と併用することが必要であるとともに，pH センサーが制御目的で利用できるような，今以上に信頼性の高いものが要求される。
また，ボイラ研究小委員会によって実船に合わせた水質管理基準値を提案できたことは，今後の船用ボイラの水処理におけるヒューマンエラーなどによる事故を回避するために，非常に有益であったと思われる。
最後に，これらの調査研究が今後の船用ボイラの水質処理の自動化に貢献できるとともに，水質管理の安全性，信頼性の向上に寄与できることを期待する。
文献（１）伊丹・西川・梅田，舶機誌，２９−２，（１９９４），１９３．
（２）伊丹・西川・梅田，舶機誌，３０−１２，（１９９５），８７０．
（３）伊丹・西川・梅田，舶機誌，３２−４，（１９９７），２７８〜
２８４．
（４）MESJ エネルギーシステム研究委員会，研究会報
告，No.２８４，（１９９５）．
（５）栗田工業編，薬品ハンド ブ ッ ク 第３版，（１９９５），
５２０．
（６）日本郵船機関長会編，舶用機関，第５７号，（１９９６），
９７．
（７）伊 丹・西 川・梅 田，舶 機 誌，３３−１０，（１９９８），７５９〜７６３．
（８）薬品ハンドブック，栗田工業編，（１９８８），６６．
（９）ボイラーの水管理・基礎と実際，日本ボイラ協会編，（１９８４），２４５．
（１０）James W. McCoy, The Chemical Treatment ofBoiler Water, Edited by Chemical Publishing Co.
New York, （１９８４），１７．
（１１）ボイラ研究，日本ボイラ協会誌，No.２５１，（１９９２−２）．
（１２）伊丹・西川・梅田・金子，舶機誌，３０−５，（１９９５），
４０５〜４１１．
（１３）伊丹・西川・梅田，舶機誌，２８−６，（１９９３），３５６〜
３６５．